Unwetter 101
Häufig gestellte Fragen zu Blitzen
Was ist Blitz? Ein Blitz ist ein riesiger Funke Elektrizität in der Atmosphäre zwischen Wolken, Luft oder Boden. In den frühen Entwicklungsstadien wirkt Luft als Isolator zwischen den positiven und negativen Ladungen in der Wolke sowie zwischen der Wolke und dem Boden. Wenn sich die entgegengesetzten Ladungen ausreichend aufbauen, bricht diese Isolationskapazität der Luft zusammen und es kommt zu einer schnellen Entladung von Elektrizität, die wir als Blitz kennen. (Der eigentliche Abbauprozess ist noch wenig bekannt.) Durch den Luftabbau entstehen Ionen und freie Elektronen, die sich durch den leitenden Kanal bewegen. Dieser Stromfluss gleicht vorübergehend die geladenen Bereiche in der Atmosphäre aus, bis sich die entgegengesetzten Ladungen wieder aufbauen.
Gewitterblitze beginnen in einem starken elektrischen Feld zwischen entgegengesetzten Ladungen innerhalb der Sturmwolke und können vollständig in der Wolke bleiben (Blitz innerhalb der Wolke), wenn die Ladungsbereiche ähnlich stark sind (ausgeglichen) oder den Boden erreichen können (Wolke) – Bodenblitz), wenn eine der Regionen viel stärker ist als die andere (unausgeglichen).
Blitz ist eines der ältesten beobachteten Naturphänomene auf der Erde. Es kann bei Vulkanausbrüchen, extrem intensiven Waldbränden (Pyrocumulonimbus-Wolken), nuklearen Detonationen an der Oberfläche, schweren Schneestürmen, großen Hurrikanen und offensichtlich Gewittern beobachtet werden. Was sind Wolkenblitze? Ein Wolkenblitz ist ein Blitz, der innerhalb der Wolke auftritt, sich von einem Teil einer Wolke zum anderen bewegt und einige Kanäle können sich in klare Luft erstrecken. Was ist ein „gestufter Anführer“? Ein abgestufter Anführer ist die Entwicklung des abwärts gerichteten Blitzkanals. Insbesondere negativ geladene Blitzkanäle breiten sich nicht kontinuierlich aus, sondern in relativ kurzen „Schritten“, in denen die Luft vor ihnen als mehrere „Streamer“ mit geringer Leitfähigkeit ionisiert wird. Ein Streamer, der mehr Strom und eine bessere Leitfähigkeit entwickelt, kann der nächste Schritt sein, der eine Verbindung zum „Leader“ -Kanal herstellt. Ist es möglich, Donner ohne Blitz zu haben? Nein, ohne Blitz ist kein Donner möglich. Donner beginnt als Stoßwelle aus dem explosionsartig expandierenden Blitzkanal, wenn ein großer Strom eine schnelle Erwärmung verursacht. Es ist jedoch möglich, dass Sie einen Blitz sehen und den Donner nicht hören, weil er zu weit entfernt war. Manchmal wird dies als „Hitzeblitz“ bezeichnet, da es im Sommer am häufigsten auftritt. Wird ein Blitz immer von einem Gewitter erzeugt? Gewitter haben immer einen Blitz (Donner wird durch einen Blitz verursacht, und Sie können kein Gewitter ohne Donner haben!), Aber Sie können Blitz ohne Gewitter haben. Blitze können auch bei nuklearen Detonationen von Vulkanausbrüchen und bei schweren Schneestürmen („Donnerschnee“) beobachtet werden. Was verursacht Donner? Donner wird durch Blitzschlag verursacht. Das helle Licht des Blitzes, das durch den oben erwähnten Rückhub verursacht wird, ist ein großer Blitz viel Energie. Diese Energie erwärmt die Luft im Kanal in nur wenigen Millionstelsekunden auf über 50.000 ° F! Die Luft, die jetzt auf eine so hohe Temperatur erwärmt wird, hatte keine Zeit, sich auszudehnen, und ist jetzt auf einem sehr hohen Niveau Hochdruck Die Hochdruckluft dehnt sich dann nach außen in die Umgebungsluft aus, komprimiert sie und verursacht eine Störung, die sich in alle Richtungen vom Hub weg ausbreitet. Die Störung ist eine Stoßwelle für die ersten 10 Meter, wonach sie zu einer gewöhnlichen Schallwelle wird oder Donner.
Was ist trockener Blitz? Trockener Blitz ist ein Blitz, der ohne Regen in der Nähe auftritt. Das NOAA Storm Prediction Center gibt routinemäßig Vorhersagen für trockene Blitze heraus, da diese Art eher Waldbrände verursachen. Was ist ein „Blitz aus heiterem Himmel“? Ein „Blitz aus heiterem Himmel“ ist ein Blitz von Wolke zu Boden, der typischerweise aus der Seite der Gewitterwolke austritt und sich in klarer Luft relativ weit von der Sturmwolke entfernt und winkelt dann nach unten und schlägt auf den Boden. Es wurde dokumentiert, dass diese Blitzschläge mehrere Meilen von der Gewitterwolke entfernt sind. Sie können besonders gefährlich sein, da sie scheinbar von einem klaren blauen Himmel stammen.
Ein Radfahrer mit Helm erlebte bei schönem Wetter und wolkenlosem Himmel einen Blitzschlag auf den Kopf. Es wurde festgestellt, dass der Bolzen wahrscheinlich aus einem Gewitter stammte, das etwa 16 km entfernt und von Bergen verdeckt war. Trifft ein Blitz immer auf das höchste Objekt? Sag niemals immer! Ein Blitz trifft normalerweise das höchste Objekt. Es ist sinnvoll, dass das höchste Objekt am wahrscheinlichsten nach oben gerichtete Luftschlangen erzeugt, um sich mit dem nach unten gerichteten Blitzführer zu verbinden.Welche Art von Elektrizität ist ein Blitz? Blitz ist eine elektrostatische Entladung, die von der Emission von sichtbarem Licht und anderen Formen elektromagnetischer Strahlung begleitet wird. Wie viele Volt und Watt sind im Blitz? Blitz kann 100 Millionen bis 1 Milliarde Volt haben und enthält Milliarden Watt. Warum werden positive Blitze als gefährlicher angesehen als die üblicheren negativ geladenen Blitze? Sie möchten auch nicht darauf stoßen, aber ein positiver Blitz kann als gefährlicher angesehen werden, da sein elektrischer Spitzenstrom häufig stärker ist, die Blitzdauer (Fortsetzung) normalerweise länger ist und seine Spitzenladung viel größer sein kann als ein negativer Schlag. Es wird angenommen, dass der länger andauernde Strom die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass auch Brände entzündet werden. Schlägt ein Blitz vom Himmel abwärts oder vom Boden aufwärts? Die Antwort ist beides. Ein Blitz von Wolke zu Boden kommt vom Himmel abwärts, aber der Teil, den Sie sehen, kommt von Grund auf. Ein typischer Blitz von Wolke zu Boden senkt einen Pfad negativer Elektrizität (den wir nicht sehen können) in einer Reihe von Schüben zum Boden. Objekte auf dem Boden sind bei einem typischen Gewitter im Allgemeinen positiv geladen. (Die Ladung, die sich in einem kleinen Bereich der Erdoberfläche und der darauf befindlichen Objekte aufbaut, wird durch die Nettoladung darüber bestimmt, da die Erdoberfläche relativ leitfähig ist und als Reaktion auf das Gewitter Ladung bewegen kann.) Da sich Gegensätze anziehen, an Der nach oben gerichtete Streamer wird von dem zu schlagenden Objekt ausgesendet. Wenn sich diese beiden Pfade treffen, springt ein Rückhub zurück zum Himmel. Es ist der Rückhub, der den sichtbaren Blitz erzeugt, aber alles geschieht so schnell – in wenigen Tausendstelsekunden -, dass das menschliche Auge die tatsächliche Bildung des Strichs nicht sieht. Natürliche Blitze können auch Entladungen von oben auslösen Türme, wie z. B. Rundfunkantennen. Weitere Informationen zu Wolken-zu-Boden-Blitzen (und anderen Blitzarten) finden Sie auf der Seite Unwetter 101: Blitzarten. Wie heiß kann Blitz die Luft machen? Die Energie von Blitzen erwärmt die Umgebungsluft zwischen 18.000 Grad Fahrenheit bis zu 60.000 Grad Fahrenheit. Was bewirkt, dass Blitze eher gefärbt werden als das übliche Weiß oder Blau? Blitze können in vielen verschiedenen Farben erscheinen, je nachdem, durch was das Licht gelangt, um zu Ihren Augen zu gelangen. In Schneestürmen, wo es ist Etwas selten werden Rosa und Grün oft als Blitzfarben beschrieben. Dunst, Staub, Feuchtigkeit, Regentropfen und andere Partikel in der Atmosphäre beeinflussen die Farbe, indem sie einen Teil des Weiß absorbieren oder beugen Blitzlicht. Wie profitiert die Erde vom Blitz? Die Erde profitiert auf verschiedene Weise vom Blitz. Erstens sind Gewitter und Blitze Teil des globalen Stromkreises der Erde. Gewitter und elektrifizierte Wolken sind wie Batterien, die dazu führen, dass die Erde negativ und die Atmosphäre positiv geladen wird. Dadurch wird das elektrische Feld bei Schönwetter aufrechterhalten, das in der Nähe der Oberfläche etwa 100 V / m beträgt. Es gibt immer einen stetigen Strom von negativ geladenen Ionen, die von der gesamten Erdoberfläche nach oben fließen (und positiven Ionen von der Atmosphäre nach unten). Gewitter helfen dabei, die negativen Ladungen zurück auf die Erde zu übertragen (Blitze sind im Allgemeinen negativ geladen). Ohne Gewitter und Blitze würde das elektrische Gleichgewicht zwischen Erde und Atmosphäre in 5 Minuten verschwinden. Blitz macht auch Ozon produzierende Chemikalien. Was passiert mit dem Boden, wenn ein Blitz ihn trifft? Was passiert, wenn ein Blitz auf den Boden trifft, ist, dass er Schmutz und Ton zu Kieselsäuren verschmilzt. Das Ergebnis ist oft ein glasiger Stein (Fulgurit genannt) in Form einer gewundenen Röhre. Fulgurit wurde auf der ganzen Welt gefunden, ist aber relativ selten. Die Farbe hängt von den Mineralien im Sand ab, die getroffen wurden. Die Form im Boden ist die Form des Pfades, dem der Blitzstrom im Boden folgte. Auf diesem Weg werden häufig auch Gräser beschädigt.
Blitze, die über einen Baumstamm laufen, verwandeln Wasser in Dampf. Wenn es unter der Rinde in die Oberflächenfeuchtigkeit des Holzes gelangt, kann der schnell expandierende Dampf Rindenstücke und Äste vom Baum sprengen, und das Holz entlang des Pfades wird häufig abgetötet. Die vom Blitz getragene Ladung wird dann entlang des Holzes abgeführt Erdoberfläche. Wenn Sie sich in der Nähe von etwas befinden, das von einem Blitz getroffen wurde, z. B. einem Baum oder einem Zaun, kann dieser Vorgang sehr gefährlich sein, da der gesamte Strom nicht sofort abgeführt wird. Der Blitz kann einen Baum treffen, dann abzweigen und etwas anderes treffen, oder nachdem der Strom durch den Baumstamm fließt, kann er auch durch die unmittelbare Umgebung und in irgendetwas oder irgendjemanden in der Nähe wandern. Dieser Vorgang ist jedoch ziemlich schnell, sodass der Boden oder was auch immer getroffen wurde, danach nicht elektrisch gefährlich bleibt.
Der Blitzstrom kann noch weiter durch Wasser, Metallzäune, Stromleitungen oder Rohrleitungen fließen. Blitzstrom kann in ein Gebäude eindringen und durch Drähte oder Rohrleitungen übertragen werden und alles auf seinem Weg beschädigen.In ähnlicher Weise kann es in städtischen Gebieten gegen eine Stange oder einen Baum schlagen, und der Strom fließt dann zu mehreren nahe gelegenen Häusern und anderen Strukturen und tritt durch Verkabelung oder Installation in diese ein. Kann ein Blitz zweimal denselben Ort treffen? Im Gegensatz zur Volksweisheit trifft der Blitz mehr als einmal dieselbe Stelle (oder fast dieselbe Stelle). Es könnte einfach ein statistischer Zufall sein (d. H. Bei all dem auftretenden Blitz wird der Blitz innerhalb kurzer Zeit irgendwo in der Nähe eines vorherigen Blitzeinschlags einschlagen). Es könnte auch sein, dass etwas an der Site die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass sie getroffen wird. Wenn ein Blitz etwas auf den Boden trifft, sendet das getroffene Objekt normalerweise einen schwachen Kanal nach oben, der sich mit dem sich nach unten entwickelnden Blitz verbindet und die Verbindung zum Boden herstellt. Höhere Objekte erzeugen mit größerer Wahrscheinlichkeit als kürzere Objekte den Aufwärtskanal. Es ist aber auch möglich, dass etwas, das lokal die Fähigkeit des Bodens beeinflusst, Elektrizität zu leiten (wie der Salz- oder Feuchtigkeitsgehalt des Bodens zu der Zeit, das Vorhandensein oder Fehlen von Gestein, stehendem Wasser, Rohren oder anderen Metallgegenständen in der Erde) Boden), die Geländeform, die Form von Blättern oder Zweigen oder etwas anderes können dazu führen, dass ein bestimmter Ort wahrscheinlicher getroffen wird als ein anderer nahe gelegener Ort. Wann und wo trifft der Blitz am häufigsten? Der Blitz kommt von einer übergeordneten Cumulonimbus-Wolke. Diese Gewitterwolken bilden sich überall dort, wo genügend Luftbewegung nach oben, konvektive Instabilität und Feuchtigkeit vorhanden sind, um eine tiefe Wolke zu erzeugen, die bis zu einem Grad reicht, der kälter als der Gefrierpunkt ist.
Diese Bedingungen werden am häufigsten in den warmen Jahreszeiten (Frühling, Sommer, Frühherbst). Im Allgemeinen nimmt das US-amerikanische Festland nach Nordwesten hin ab. Während des gesamten Jahres ist in Florida zwischen Tampa und Orlando die höchste Häufigkeit von Blitzen von Wolke zu Boden zu verzeichnen. Dies ist auf das Vorhandensein eines hohen Feuchtigkeitsgehalts in der Atmosphäre an vielen Tagen im Jahr bei niedrigen Werten (unter 5.000 Fuß) sowie auf hohe Oberflächentemperaturen zurückzuführen, die entlang der Küste Floridas eine starke Meeresbrise erzeugen. Die westlichen Berge der USA erzeugen ebenfalls starke Aufwärtsbewegungen und tragen zu häufigen Blitzen von Wolke zu Boden bei. Es gibt auch hohe Frequenzen entlang der Küste des Golfs von Mexiko, der Atlantikküste im Südosten der USA und im Landesinneren vom Golf. Regionen entlang der pazifischen Westküste haben den geringsten Blitz von Wolke zu Boden. Wie werden Stürme elektrifiziert? Wolken werden elektrifiziert, wenn starke Aufwinde (angetrieben durch konvektive Instabilität und Feuchtigkeit) eine Mischung aus größeren Eispartikeln (Graupel), kleinen Eiskristallen und unterkühlten flüssigen Wassertropfen und Eiskristallen bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt (0 ° C) erzeugen. In dieser Umgebung führen Rückprallkollisionen zwischen den Graupeleiskristallen dazu, dass Ladung zwischen den Partikeln übertragen wird. Dies wird als nichtinduktiver Prozess bezeichnet, da kein bereits vorhandenes elektrisches Feld zum Polarisieren der Partikel erforderlich ist. Die genauen physikalischen Mechanismen sind nicht vollständig geklärt, es handelt sich jedoch um einen Massentransfer von einem Partikel zum anderen, und das Vorzeichen der Ladung hängt von der Temperatur und den Wachstumsraten der Partikel ab. Das Graupel und die Kristalle erhalten entgegengesetzte Ladungszeichen und bilden dann getrennte Ladungsbereiche, wenn das Graupel im Aufwind schneller abfällt.
Ein sekundärer Prozess kann auftreten, wenn elektrische Felder zunehmen und Tröpfchen polarisieren (Ionen in Tröpfchen, die von angetrieben werden das elektrische Feld gegenüber den Seiten des Tropfens). Wenn ein Teil des Tröpfchens auf einem Eispartikel gefriert und der Rest abbricht, kann das Eis eine gewisse Nettoladung der Ionen aus dem Tropfen erfassen. Dies ist als induktiver Prozess bekannt, da ein nennenswertes elektrisches Feld erforderlich ist. Tritt im Winter ein Blitz auf? Blitze treten im Winter seltener auf, da die Atmosphäre nicht so instabil und feucht ist wie im Sommer. Diese beiden Inhaltsstoffe wirken zusammen, um konvektive Stürme zu erzeugen, die Blitze erzeugen können. Ohne Instabilität und Feuchtigkeit sind starke Gewitter unwahrscheinlich.
Im Winter ist die Landoberfläche kühler, da die Sonne nicht so viel Wärme zum Aufwärmen benötigt. Ohne warme Oberflächentemperaturen würde die oberflächennahe Luft in der Atmosphäre nicht sehr weit aufsteigen. Daher würden sich die Arten von tiefen (8-15 km tiefen) Gewittern, die sich im Sommer entwickeln, nicht entwickeln.
Warme Luft hält mehr Wasserdampf. Und wenn Wasserdampf zu flüssigen Wasserwolkentropfen kondensiert, wird latente Wärme freigesetzt, die das Gewitter antreibt. Warme, feuchte Luft in der Nähe der Oberfläche (und die richtigen Bedingungen in der Luft, um Ihnen viel Instabilität zu verleihen) kann zu einer tiefen Konvektion führen, die zu Blitzentladungen führen kann. Was ist Donnerschnee? Obwohl Gewitter im Winter weniger häufig sind, kann es in Schneestürmen manchmal zu Blitzen kommen.Als Donnerschnee bezeichnet, kann eine relativ starke Instabilität und reichlich Feuchtigkeit über der Oberfläche auftreten, z. B. über einer Warmfront, und nicht an der Oberfläche, an der sie unter dem Gefrierpunkt liegen kann. Gewitter wird manchmal auch stromabwärts des Großen Salzsees und der Großen Seen bei Schneestürmen mit Seeeffekt beobachtet. Wie viele Blitze pro Jahr gibt es? In den angrenzenden 48 Bundesstaaten wurden jedes Jahr durchschnittlich 20.000.000 Cloud-to-Ground-Blitze erkannt, seit das Lightning Detection Network (NLDN) 1989 alle kontinentalen USA abdeckte. Darüber hinaus hat etwa die Hälfte aller Blitze mehr als einen Bodenschlagpunkt, so dass in den USA jedes Jahr durchschnittlich mindestens 30 Millionen Punkte am Boden getroffen werden. Neben Wolken-Boden-Blitzen gibt es ungefähr 5 bis 10 Mal so viele Wolkenblitze wie Bodenblitze. Wie kann ich vor Blitzen geschützt sein? Der National Weather Service der NOAA ist eine hervorragende Quelle für Informationen zur Blitzsicherheit im Innen- und Außenbereich und zu Blitzrisiken. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, vom Blitz getroffen zu werden? Laut NWS ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person in den USA während eines bestimmten Zeitraums getroffen wird Das Jahr ist eins zu 1,2 Millionen. Die Wahrscheinlichkeit, in Ihrem Leben getroffen zu werden (geschätzte 80 Jahre), beträgt 1 zu 15.300. Weitere Informationen darüber, woher diese Zahlen stammen, finden Sie auf der Website des Nationalen Wetterdienstes. Viel hängt von Ihrer Exposition ab Sie können jedoch das Risiko verringern, vom Blitz getroffen zu werden, indem Sie sich in ein gutes Tierheim wie ein geschlossenes Gebäude (siehe Link oben) begeben, wenn sich in Ihrer Nähe ein Gewitter befindet! Die gefährlichsten Zeiten eines Sturms können Anfang und Ende sein Wenn der erste Blitz ein CG ist, wird er ohne Vorwarnung vom vorherigen Donner kommen. Der letzte Blitz eines Sturms kann viele Minuten nach dem vorletzten Blitz kommen, daher ist es wichtig, lange genug zu warten Bedingungen, um sicher zu sein nochmal. Wo kann ich Informationen zu Blitzeinschlägen in meiner Region erhalten? Es gibt mehrere Unternehmen, die diese Daten sammeln und archivieren, darunter Vaisala und Earth Networks, die Netzwerke in den USA betreiben. Wir kaufen Blitzdaten tatsächlich selbst (wir haben nicht die Mittel, um unser eigenes Netzwerk zu unterhalten) und haben strenge Regeln, wie wir sie verwenden können.